(57)【要約】【課題】プロジェクターや光通信などの光をスイッチングする装置に用いる光スイッチにおいて、誘電体多層膜と欠陥層を用いたキャビティー型の光スイッチでも、光のＯＮ−ＯＦＦ比の満足できるものがなかった。欠陥層にＰＬＺＴ単結晶を用いた光スイッチもあるが、単結晶の厚さが１００μｍと厚いことから、透過率スペクトルの半値幅Ｗｔが狭いことによって、光スイッチとしては消光比を大きく取ることができない。【解決手段】欠陥層３としてＰＬＺＴの焼結材を用い、研磨することによって、欠陥層３を薄膜化し、その厚さｄを欠陥層の材料の屈折率ｎとの関係で所定の式を満足させることにより、ＬＤを入射光として用いた場合のスペクトルの半値幅が１ｎｍ程度の大きさがあっても、十分な消光比が取れるだけの透過率スペクトル半値幅Ｗｔを得ることができる。【選択図】  図１
2007025072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに屈折率の異なる２種の誘電体を周期的に積層してなる第１の多層膜と、該第１の多層膜の上に屈折率が外部の摂動によって制御しうる欠陥層と、さらにその上に前記多層膜と同様構成の第２の多層膜を積層して１つのキャビティとし、該キャビティを少なくとも１つ、光学的に透明な基板の１面に形成することによって特定の波長光を共鳴波長とする複合薄膜からなる光スイッチにおいて、前記欠陥層の光学長を電圧を印加することで変化させ、前記共鳴波長を移動させ、前記光スイッチに前記基板側から入射させる入射光のスペクトルと、前記屈折率の変化前、もしくは変化後の前記複合薄膜の透過率スペクトルとを整合させることを特徴とする光スイッチにおいて、以下の条件を満たす欠陥層を有することを特徴とする光スイッチ。
Ｗｉ＜ＦＳＲ／Ｆ
ただし
Ｆ＝π√（Ｒ）／（１−Ｒ）
ＦＳＲ＝λ２／（２ｎｄ）
Ｗｉ：入射光のスペクトル半値幅
Ｒ：誘電体多層膜の反射率
λ：入射光のスペクトル中心波長
ｎ：欠陥層材料の屈折率
ｄ：欠陥層の厚さ
【請求項２】
請求項１に記載の光スイッチにおいて、前期欠陥層がＰＬＺＴの焼結材により構成され、研磨によって所望の厚さに加工されたものであることを特徴とする光スイッチ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記基板の前記入射光が入射する面は表面反射防止膜が施されていることを特徴とする光スイッチ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチにおいて、前記入射光の入射角をθ、ピーク位置の波長をλとし、Ｎを任意の整数とするとき、前記欠陥層は次の式を満足するように構成されていることを特徴とする光スイッチ。
ｄ＝２Ｎ×｛（λ／ｃｏｓθ）／４｝／ｎ
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチを用いる光源装置であって、該光源装置に用いられる光源のスペクトル半値幅をＷｉとするとき、前記欠陥層の厚さｄが、
ｄ＜（λ２（１−Ｒ）／（２ｎπＷｉ√（Ｒ））
なる条件を満足することを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置において、前記光源としてレーザーダイオード、もしくはＬＤに励起されたレーザー結晶および第２高調波を用い、前記欠陥層の厚さを１０μｍ以下にすることを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターやプリンターや光通信などの光をスイッチングする必要がある装置に使用可能な、光のＯＮ−ＯＦＦ比を増大させる光スイッチもしくは、ＯＮ−ＯＦＦを任意に制御することができる光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体多層膜によるミラーを対向し、その間に光学的なキャビティーを形成する光学素子は、ファブリペロー型の干渉フィルターとして知られている。このファブリペローにおけるキャビティー部分の光学長を任意に制御することで光スイッチ機能を付加したものが従来から知られている。このキャビティー型の光スイッチにおいて、光のＯＮ−ＯＦＦ比が満足するものではなかった。
ＰＬＺＴ単結晶を研磨によって薄膜化しキャビティー型の光スイッチを作製したという報告がある（例えば、非特許文献１  参照。）。しかし、該文献において、単結晶の厚さが１００μｍと厚いことから、その透過率スペクトルの半値幅は０．１２ｎｍである。
透過率スペクトルの半値幅が狭いことによって、光スイッチとしては消光比を大きく取ることができない。
光スイッチの透過率スペクトルは、式１のように記述することができる。同式において符号ｄは欠陥層の厚さ、Ｉ、Ｉ０は光強度、ｎは欠陥層の屈折率、Ｒはキャビティを挟むミラーの反射率、θは入射角をそれぞれ示す。
【０００３】
【数１】
2007025072.tif 000003
【０００４】
図３ないし５は式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。図３は入射光と透過率のスペクトルがほぼ一致している場合、図４は入射光のスペクトル幅が透過率のそれより大きいがＦＳＲよりも小さい場合、図５は入射光のスペクトル幅が透過率のそれより大きくかつＦＳＲよりも大きい場合、をそれぞれ示す図である。
各図において符号ＦＳＲはフリースペクトルレンジ、Ｗｉは入射光の半値幅、Ｗｏは出射光の半値幅、Ｗｔは透過率の半値幅をそれぞれ示す。
透過率スペクトルはＦＳＲの周期で、透過率が変化する。また、そのひとつのピークのスペクトル半値幅をＷｔとする。透過光のスペクトルは透過率スペクトルの半値幅Ｗｔによって規制され、条件の組み合わせによっては必ずしも全ての入射光を透過することができない。
ここで、入射光のスペクトルの半値幅Ｗｉが透過率スペクトルの半値幅Ｗｔに一致しているかまたはそれより小さい場合は、図３に示すように、透過光スペクトルは入射光スペクトルに一致する。入射光スペクトルの半値幅Ｗｉが透過率スペクトルの半値幅Ｗｔに比べて大きい場合は、図４に示すように、透過率スペクトルの領域に一致した部分だけしか光は透過しない。なお、同図はＦＳＲが入射光スペクトルの半値幅より十分大きく、スイッチングがＯＦＦのときの透過率スペクトルの範囲に、入射光スペクトルの裾部分がかからない程度の場合を示している。これに対し、ＦＳＲが上記の状態より小さい場合を図５に示している。このように、ＦＳＲよりＷｉが広いとスイッチングしたときにＯＦＦ状態でも光が透過してしまう。この２つの課題を解決しないと光スイッチとしての消光比が取れない。
【０００５】
キャビティー型の光スイッチの光源としてはスペクトル半値幅が狭い方が利用しやすい。Ｈｅ−Ｎｅなどのガスレーザーはガラスチューブに励起用のガスを封入されてなり、そのスペクトル半値幅は狭い。しかし、これらのレーザーはガラスチューブが大きくなり、これを小さくすることが不可能で、小型化を困難にしている。それに対し、ＬＤなどを利用した光源では、その大きさは数ｍｍ角と非常に小さく小型化に適している。しかし、ＬＤによって出射される発光スペクトルの半値幅は約１ｎｍ程度と広く、光スイッチの構成が難しくなる。例えば、ＬｉＮｂＯ基板に両面電極をつけて行なった実験（例えば、非特許文献２  参照。）では、基板厚みが2ｍｍであり、そのＦＳＲが０．０２８ｎｍである。このようにＦＳＲが小さいと入射光をＬＤなどにした場合には、そのスペクトル半値幅１ｎｍと広いため、正常なスイッチングはできない。
【０００６】
１０μｍ程度の厚さの光学長が変化する欠陥層を作成するには、大きく分けると２つの課題が存在する。１つは光学長の変化を制御する材料を薄膜に形成できないという課題。また、もう一つは薄膜が可能な成膜方法を選択すると、十分な光学長の変化を取ることができないと言う課題である。以下にそれぞれの課題について述べる。
１．薄膜化
非特許文献１に示された、ＰＬＺＴ単結晶を研磨によって薄膜化し作製したキャビティー型の光スイッチは、先にも述べたように、透過率スペクトルの半値幅が非常に狭い。少なくとも入射光のスペクトルの半値幅よりも大きくなくては、入射光の全てを透過することができない。また、同文献ではＰＬＺＴのセラミックスではなく、単結晶を利用している。単結晶に比べ、多結晶体であるセラミックスはその電気光学定数（ＥＯ定数）を大きく取れることが期待できるが、単結晶であるため、研磨などの工程が困難になることが予想される。研磨工程において、薄膜を実現するには単結晶では難しいことが予想される。
【０００７】
２．成膜方法
上記のようにキャビティーを形成する材料は薄いことが望まれるが、その薄い材料を形成できる成膜方法では大きな光学長変化が望めない。例えば、また応用物理学会において、ＰＬＺＴのゾルゲル法によるエピタキシャル成長の報告がなされている（例えば、非特許文献３  参照。）。この膜では基板を選ぶことからファブリペローのキャビティーに直接成膜できないという課題もあるが、その１次のＥＯ定数として、１００ｐｍ／Ｖ程度だと報告している。燒結体のＰＬＺＴは１次のＥＯ定数へ換算すると１０００ｐｍ／Ｖを超えることから、この方法でも十分な膜を作れていないということになる。一般的なゾルゲル法によるＰＬＺＴ成膜では、その２次のＥＯ定数は０．２×１０−１６ｍ２／Ｖ２程度だとされ、燒結体のセラミックでは９×１０−１６ｍ２／Ｖ２であるから、はるかに小さく実用上利用することは難しい。
また、ＰＬＺＴの薄膜を形成する方法として注目されているエアゾルデポジション法（非特許文献４  参照。）においても、その光学長変化は通常の燒結で形成するセラミックスに対して、１０分の１程度となる。
一般的にはスパッタなどによる成膜方法（例えば、特許文献１  参照。）でも、そのＥＯ定数はゾルゲルと同等である。該文献に記載された成膜方法でも、そのＥＯ定数は小さくて利用できないと考えられる。
【０００８】
一方、液晶を誘電体多層膜に挟んだ構造の光スイッチが研究されている（例えば、非特許文献５  参照。）。誘電体多層膜は屈折率の異なる誘電体を周期的に積層したもので、ＳｉＯ２とＴｉＯ２などの屈折率差が大きいペアが利用されている。この誘電体の厚みをコントロールすることで、任意の波長の光を反射する反射膜として機能する。この誘電体多層膜の間に欠陥層として、周期性を乱す層を入れることで、任意の波長だけを透過するフィルターとしての機能を有する。これはバンドパスフィルターなどとして通信分野で利用されている。この欠陥層として液晶を用い、電圧印加によって、光学的な厚みをコントロールすることが研究されている。以下では、このような誘電体多層膜に屈折率が可変な材料を挟んだものをアクティブフィルターと呼ぶ。しかし、液晶でのスイッチングでは、駆動速度が５０μｓｅｃ程度である。
ほぼ同じ形態で、誘電体多層膜の間に半導体を挟んだ系が有る（例えば、特許文献２  参照。）。半導体の場合には、高速に反応ができることや薄膜などが精度よく作製できるといったメリットがある。しかし、半導体では、入射光の波長に自由度が無く、誘電体多層膜部分を半導体によって作製しなくては、欠陥層が作製できないという問題がある。半導体での周期構造では屈折率差がとれないことから、シャープな透過率スペクトルが作れないなど問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２０７７５３号公報
【特許文献２】特開平７−６４２７７号公報
【非特許文献１】上原昇、奥田亮介、設楽敏孝、「ＰＬＺＴ薄基板を用いた２次の電気光学効果による波長可変エタロンの開発」、２００３年春季  第５０回応用物理学関係連合講演会予稿集、日本、２００３年３月、発表番号２９ａ−ＺＬ−８、発表番号３０ａ−ＹＨ−１
【非特許文献２】菊地宏、小林慎治、滝沢國冶、「ポッケルス効果と逆電圧効果に基づく縦型光変調素子の解析と実験的検証」、電子通信情報学会誌、日本、２００４年２月、Ｊ８７−Ｃ、２７６頁
【非特許文献３】佐藤桂輔、石井雅俊、近藤正雄、栗原和明、「ＰＬＺＴエピタキシャル膜における電気光学定数の結晶方位依存性」、２００４年夏季  第６４回応用物理学関係連合講演会予稿集、日本、２００４年８月、発表番号３ｐＹ１８
【非特許文献４】中田正文、大橋啓之、明渡純、「エアロゾルデポジション法によるＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系薄膜の電気光学特性
【非特許文献５】Ryotaro Ozaki, Masanori Ozaki and Yoshino Katumi、「Defect Mode Switching in One−Dimensional Photonic Crystal with Nematic Liquid Crystal as Defect Layer」、Jpn.J.Appl.Phys.、日本、２００３年６月、４２巻６B号、Ｌ６６９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＯＮ−ＯＦＦ比が大きく取れる小型の光スイッチシステム、およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明では、互いに屈折率の異なる２種の誘電体を周期的に積層してなる第１の多層膜と、該第１の多層膜の上に屈折率が外部の摂動によって制御しうる欠陥層と、さらにその上に前記多層膜と同様構成の第２の多層膜を積層して１つのキャビティとし、該キャビティを少なくとも１つ、光学的に透明な基板の１面に形成することによって特定の波長光を共鳴波長とする複合薄膜からなる光スイッチにおいて、前記欠陥層の光学長を電圧を印加することで変化させ、前記共鳴波長を移動させ、前記光スイッチに前記基板側から入射させる入射光のスペクトルと、前記屈折率の変化前、もしくは変化後の前記複合薄膜の透過率スペクトルとを整合させることを特徴とする光スイッチにおいて、以下の条件を満たす欠陥層を有することを特徴とする。
Ｗｉ＜ＦＳＲ／Ｆ
ただし
Ｆ＝π√（Ｒ）／（１−Ｒ）
ＦＳＲ＝λ２／（２ｎｄ）
Ｗｉ：入射光のスペクトル半値幅
Ｒ：誘電体多層膜の反射率
λ：入射光のスペクトル中心波長
ｎ：欠陥層材料の屈折率
ｄ：欠陥層の厚さ
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光スイッチにおいて、前期欠陥層がＰＬＺＴの焼結材により構成され、研磨によって所望の暑さに加工されたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記基板の前記入射光が入射する面は表面反射防止膜が施されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチにおいて、前記入射光の入射角をθ、ピーク位置の波長をλとし、Ｎを任意の整数とするとき、前記欠陥層は次の式を満足するように構成されていることを特徴とする。
ｄ＝２Ｎ×｛（λ／ｃｏｓθ）／４｝／ｎ
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチを用いる光源装置であって、該光源装置に用いられる光源のスペクトル半値幅をＷｉとするとき、前記欠陥層の厚さｄが、
ｄ＜（λ２（１−Ｒ）／（２ｎπＷｉ√（Ｒ））
なる条件を満足する光源装置を特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の光源装置において、前記光源としてレーザーダイオード、もしくはＬＤに励起されたレーザー結晶および第２高調波を用い、前記欠陥層の厚さを１０μｍ以下にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、入射光の半値幅Ｗｉが所定の式を満足していれば、入射光のスペクトル全半値幅より、透過率スペクトルの全半値幅の方が広くなり、これにより出射光のスペクトル半値幅ＷｏはＷｉとほぼ同じとなり、原理的には入射光を１００％透過させることができる。また、
Ｗｉ＜ＦＳＲ
を満たすことで、ＯＦＦ時において、ほぼ透過率を０％にすることが可能となる。ただし、Ｆは１以上の数値を取ることから、この式は前記所定の式に含まれることになる。これにより、前記所定の式を満足することで、高い消光比を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図１、２を用いて本発明を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本実施例の全体像を示す図である。
図２は光スイッチの主要部の拡大図である。
両図において符号１は基板、２は誘電体多層膜、３は欠陥層、４は電極、５はＡＲコート、１０は光スイッチ、１１は電気配線、Ｌｉは入射光、Ｌｏは出射光、Ｓｉは電気信号をそれぞれ示す。
下方に固体レーザーによる連続光（ＣＷ光）Ｌｉが入射しており、本光スイッチ１０によって変調された光が出射光Ｌｏとして上方に出る。変調は電圧変化の電気信号Ｓｉにより行われ、その電極４が左右に出されている。電気信号Ｓｉが電気配線１１を介して電極４に入ることによって、光スイッチ１０が電気信号を光信号へ変換する。光スイッチ１０は基板１に欠陥層３を含む誘電体多層膜２および電極４によって構成されている。光スイッチ１０の主要部拡大図を図２に示す。石英基板１上に誘電体多層膜２として、ＳｉＯ２とＴｉＯ２とを交互に積層した。入射波長λｉｐは４５７ｎｍとして、そのスペクトルでの半値幅λｉは約１ｎｍとした。ＳｉＯ２、ＴｉＯ２と膜厚はそれぞれ、７０ｎｍ、４５ｎｍとした。誘電体多層膜はＳｉＯ２、ＴｉＯ２を６ペアとした。このペア数を変えることで、透過スペクトルの半値幅を変更することが可能である。より狭い半値幅にしたいときには、よりペア数を増やすことで可能である。６ペアとすることで、透過スペクトルの半値幅λｔは約１ｎｍ程度となる。これは入射波長を屈折率で割った波数λｎのちょうどλｎ／４となる数値である。欠陥層には外場によって屈折率の変わるものであればよく、液晶や熱光学材料などが考えられるが、今回は反応スピード面から非線形結晶を利用した。非線形結晶はＬＮやＰＬＺＴなどが有名である。また、光に反応するものであればコバルト酸化物などのフォトリフラクティブ材料なども利用することができる。
【００１７】
今回は欠陥層にＰＬＺＴを利用し、膜厚は入射波長λの１／２の整数倍Ｎになるようにする。これにより、入射光の波長λと透過率スペクトルのピーク位置とが一致することになる。膜厚は１０μｍ程度とした。ＰＬＺＴはその２次電気光学係数を９×１０−１６［ｍ２Ｖ−２］とし、１０Ｖの電圧印加で、その屈折率変化は約０．０１程度となる。この屈折率変化で、透過率のピーク位置の移動量λｍは約１．５ｎｍとなる。この移動量λｍは印加電圧や欠陥層の膜厚整数Ｎによっても制御することができる。
欠陥層３の両端には電極４として透明電極を利用した。透明電極はＩＴＯとして、スパッタによって形成できる。入射光Ｌｉは垂直に入射し、誘電体多層膜２を透過して、出射される。
【００１８】
次に上記光スイッチの作成方法を説明する。
基板１を石英（ＳｉＯ２）として、その上に誘電体多層膜２を蒸着する。誘電体多層膜２はそれぞれ膜厚をモニターしながら成膜する。成膜する順番は石英基板の次にＴｉＯ２を成膜する。次にＳｉＯ２、その次にＴｉＯ２の順である。今回はＴｉＯ２／ＳｉＯ２のペアを６ペア積層した。この誘電体多層膜を２ａとする。次に電極４として透明電極ＩＴＯをスパッタにより形成し、次いで、欠陥層３を成膜する。欠陥層３にはＰＬＺＴを採用した。ＰＬＺＴは一般的には燒結法によって多結晶化され、ウェハーの状態に切り出される。このウェハー状態のまま、先の誘電体多層膜２ａと電極４を成膜した基板１に溶着する。溶着したＰＬＺＴ膜を表面から研磨する。研磨にはＣＭＰを利用し、膜厚が１０μｍになるまで削る。膜厚はレーザー顕微鏡でモニターしながら行う。次に再び、電極４を同様の方法で形成し、先に成膜した誘電体多層膜２ａと同様に、欠陥層３の上面にも誘電体多層膜２ｂを形成する。ただし、誘電体多層膜２ｂは、欠陥層３に関して、誘電体多層膜２ａと対称になるような順番に形成する。すなわち、電極４のすぐ次にはＳｉＯ２層が形成される。形成方法は蒸着である。石英基板１の逆の面にはＡＲコート５を施し、反射を低減する。入射光Ｌｉを入射角が適当な角度になるように微調整する。
【００１９】
本実施例では、入射光Ｌｉのスペクトル半値幅Ｗｉと光スイッチ１０の条件とを以下のようにした。
Ｗｉ＜ＦＳＲ／Ｆ                               ・・・（２）
ただし、
Ｆ＝π√（Ｒ）／（１−Ｒ）                     ・・・（３）
ＦＳＲ＝λ２／（２×ｎ×ｄ）                   ・・・（４）
Ｗｉ：入射光のスペクトル半値幅
Ｒ：誘電体多層膜の反射率
λ：入射光のスペクトル中心波長
ｎ：欠陥層の材料の屈折率
ｄ：欠陥層の厚さ
【００２０】
干渉フィルターの透過スペクトルは式１に示される。この式から透過スペクトルの半値幅Ｗｔは
Ｗｔ＝ＦＳＲ／Ｆ                                ・・・（５）
と書ける。
つまり、（２）式は以下のように書ける。
Ｗｉ＜Ｗｔ                                      ・・・（６）
この式を満たしていれば、入射光のスペクトル半値幅より、透過率スペクトルの半値幅の方が広い。これにより図１に示す出射光のスペクトル半値幅ＷｏはＷｉとほぼ同じとなり、原理的には入射光をほぼ１００％透過させることができる。
また、
Ｗｉ＜ＦＳＲ                                    ・・・（７）
を満たすことで、ＯＦＦ時において、図３のようにほぼ透過率を０％にすることが可能となる。ただし、Ｆは１以上の数値を取ることから、この式は（２）式に含まれることになる。これにより、（２）式を満たすことで、高い消光比を得ることができる。
【００２１】
光スイッチの欠陥層の厚さを１０μｍ以下にすることで、透過スペクトルのピーク全幅が１ｎｍ以上となり、ＬＤなどの発光スペクトルが広い光源においても、スイッチングが可能となる。これにより、ＬＤの小さな光源を光スイッチシステムの光源とすることができ、小型の光スイッチシステムを提供できる。以下にその詳細を説明する。
光スイッチの透過スペクトルは式１に表され、ＦＳＲは（４）式によって決定される。
（４）式に波長５００ｎｍ、屈折率２．５を代入して計算すると表１の様になる。
【００２２】
【表１】
2007025072.tif 000004
【００２３】
この表から、ＬＤの入射光のスペクトルが１ｎｍ以上あるのであれば、（７）式からＦＳＲも１ｎｍ以上必要であり、欠陥層の厚さは５０μｍ以下に薄くする必要がある。
次に（５）式から、Wtを算出することができる。Ｗｔが定まると欠陥層の厚さｄをいくらにすればよいかは、式（３）、（４）、（５）を用いて変形することによって求められる。
ｄ＜（λ２（１−Ｒ）／（２ｎπＷｉ√（Ｒ））         ・・・（８）
すなわち、Ｗｉが定まれば、欠陥層の厚さｄの上限値が定まることになる。
（５）式におけるＲをＲ＝０．５として計算すると、表２となり、Ｗｔが１ｎｍを超えるためには欠陥層の厚さｄをほぼ１０μｍ以下にする必要がある。
ただし、消光比を高めるためには、反射率は５０％以上必要であるとした。一般的に利用するディスプレー用の光スイッチなどの場合には消光比として、１／１０は必要である。このとき、この所望のＯＮ／ＯＦＦ比を１０／１として、式１を変形すると
Ｉｏｆｆ／Ｉｏｎ＝１／（１＋４Ｒ  ／（１−Ｒ）２）    ・・・（９）
が成立つため、この式から計算すると反射率として５０％は必要であることが分かる。
【００２４】
【表２】
2007025072.tif 000005
【００２５】
本実施例では、欠陥層にＰＬＺＴを用い、焼結によって構成し、その材料を研磨によって加工して光スイッチとした。この方法では燒結によって形成されセラミックスを研磨することで薄膜化する。燒結で作られた多結晶体であるセラミックスは研磨などの工程が容易になる。そのため、薄膜が可能となる。また、単結晶に比べ、ＥＯ定数は低下するが、２次のＥＯ定数で９×１０−１６ｍ−２／Ｖ２と十分な数値である。このセラミックスを研磨によって薄膜化し、上式を満足する薄さに加工した。これにより、入射光のスペクトル半値幅に対し透過率のスペクトルの半値幅の方が大きくなり、入射光の全ての波長に対して透過することが可能になる。
【００２６】
光源から発せられた光は空気中を伝播してくる。その光が入射光として光スイッチに入ってくる際に基板と空気との界面において、屈折率差によって反射がおきる。この反射は透過率を低減し、ひいては光スイッチの消光比を低下させる原因となる。そこで、光の入射面に反射防止コート（ＡＲコート）を施すことにより、透過率が上昇し、よって消光比が上昇する。
【００２７】
透過率のピーク位置に入射光の波長を合わせた時に最大の透過率を得ることができる。最大位置に合わせる事ができないとスイッチングの消光比が著しく落ちる。透過率のピーク位置は電圧印加によってシフトするが、そのシフト範囲内に入射光の波長が入っている必要がある。しかし、電圧を印加して光学長を変化させる場合、その変化量は有限である。そのため、透過スペクトルを電圧でシフトさせるシフト量も有限の値となる。したがって、欠陥層３の厚さｄを入射光の波長のピーク位置を考慮して定めるのがよい。
欠陥層３の厚さｄは次のようにして定める。
入射光Ｌｉの波長のピーク位置をλ、所定の電圧を印加したときの欠陥層３の屈折率をｎとし、任意の整数をＮとするとき、
ｎ×ｄ＝２Ｎ×（λ／４）                            ・・・（１０）
これをｄについて解いて、
ｄ＝２Ｎ×（λ／４）／ｎ                            ・・・（１１）
となるようにｄを定める。すなわち、欠陥層３の厚さｄは、「波長λの４分の１波長に相当する屈折率ｎの媒質中における光学的長さ」の偶数倍にする。こうすることによって、ピーク波長λの光束が多層膜２に入射した場合、欠陥層３に所定の電圧を印加すると多層膜２の透過率スペクトルのピークがλに一致する。したがって、欠陥層の厚さｄは（８）式と（１１）式の両方を考慮して定める。
これにより、入射光スペクトルのピーク位置と透過率のピーク位置を一致させることで透過率を最大にすることができ、スイッチングの消光比を大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の本実施例の全体像を示す図である。
【図２】光スイッチの拡大図である。
【図３】式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。
【図４】式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。
【図５】式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      基板
２      誘電体多層膜
３      欠陥層
４      電極
５      ＡＲコート
１０      光スイッチ
【図１】
2007025072.tif 000006
【図２】
2007025072.tif 000007
【図３】
2007025072.tif 000008
【図４】
2007025072.tif 000009
【図５】
2007025072.tif 000010